基于Vissim仿真的城市道路交通安全分析及改善对策

【摘 要】目前我国交通安全形势十分严峻，已经引起了全社会的普遍关注，特别是城市交通安全问题随着城市的快速发展越发突出。客观地对城市道路的交通做出相应的分析和评价，提出相应的改善和预防方案，才能有效的改善城市道路交通环境。在城市道路中，交叉口犹如道路的“咽喉”，交通流的中断主要发生在交叉口，同时交叉口也是交通事故的主要发生地。交叉口安全设计是从人、车、路等方面综合考虑的动态复杂系统，本文通过对潍坊市道路交通的某一路段交叉口为案例进行Vissim仿真分析与评价，并针对存在的交通隐患提出了几点改善对策，以期为同类型城市道路条件的改善提供帮助，达到预防和减少交通事故的发生，提高城市道路通行效率及城市道路安全性能的目的。

【关键词】交通安全 城市交叉口 Vissim仿真 延误 通行能力 改善对策

1概述

城市道路安全问题，既是一个社会问题，同时也是一个系统科学问题。城市道路信号交叉口是城市道路的重要节点，各种车辆和行人都要在交叉口汇集、通过和转向，由于它们之间相互干扰，会使车辆行车速度降低，阻滞交通，延误通过时间，增加交通事故的发生几率[1]。相关研究也表明交叉口已成为了交通事故的主要发源地，如：日本发生的交通事故有60%左右与交叉口有关，美国的交通事故有50%以上发生在交叉口。通过大量的事实也证明了由于城市交叉口拥堵和车辆的延误，为不安全因素埋下了隐患，从而导致了事故的发生。因此，如何合理组织交通，使人-车-路三个重要环节顺畅衔接，对提高交叉口运行效率，减少延误和交通事故，避免交通阻塞，保障行车通畅，都具有重要意义。故通过对机动车及非机动车的影响分析和相关计算与利用Vissim微观仿真相结合的方式评价交叉口的信号配时合理性，以及延误和排队长度，进而对交叉口的安全性进行分析及改善。

2城市交叉口具体案例分析

2.1案例：山东省潍坊市潍城区某一交叉通现状

近几年潍坊经济快速发展，城区扩张速度明显加快，但在城市交通安全方面还存在着一些隐患。故通过对潍坊市区交通安全的调研，在解决实际问题的同时，也可为此种类型的城市交通安全提出可行性的建议。

根据实地调研，以下是潍坊市某道路交叉口的平面图如图1、信号相位表如表1、交通量统计表如表2、交通事故统计图如图2所示。

2.2影响该交叉口安全问题主要因素分析

2.2.1人的方面

交通要素中人的交通安全意识不高。通过图2及实地调研发现，有些非机动车驾驶人和行人交通法律意识单薄，缺乏基本的遵法出行的意识，比如电动车驾驶人闯红灯、在亮红灯时停车越线、行人们不遵守交通规则横穿公路、与机动车争道抢行、非机动车在交叉路口抢灯现象尤为严重，同时行人及骑自行车、电动自行车者，大多数存在着过马路不走人行横道、逆向行驶、车辆临近时突然横穿等交通陋习，这些都是造成交通事故的重大安全隐患，而且也是城市中最常见的交通事故。

2.2.2车的方面

机动车通过交叉口时不规范驾驶与车辆运行时技术性能的好坏也是影响道路交通安全的重要因素。例如：车辆正常行驶的过程中不开启转向灯突然转向，后方车辆不能及时采取有效躲避措施，极易造成交通事故；车辆在通过交叉口时制动不良、机件失灵、灯光失效等，都是酿成交通事故的不安全因素。

2.2.3道路方面

该交叉口为十字形交叉口（如图1），东、西进口道为3条直行车道，1条直右车道，1条专左车道。南、北进口道为2条直行车道，1条专右车道，1条专左车道，4个进口道均设有非机动车道。交叉口跨度较长，且未设行人过街安全岛。

该交叉口位于城市繁华地段，附近的建筑比较密集，有大型超市、银行、酒店、广场、医院等，机动车与非机动车交织严重，事故发生类型也与之相关。

2.3基于vissim对该交叉口道路现状进行仿真与评价

Vissim 是一种微观的、基于时间间隔和驾驶行为的仿真建模工具，用以城市交通和公共交通运行的交通建模。它可以分析各种交通条件下，如车道设置、交通构成、交通信号、公交站点等，城市交通和公共交通的运行状况，是评价交通工程设计和城市规划方案的有效工具[2]。

为了达到更真实的仿真效果，与更准确的评价数据，仿真中采用Wiedemann 于1974 年建立的心理-生理类驾驶行为跟车模型[3]。并且在仿真设置中调整了驾驶行为，分别设定了“暂时性走神”“自由车道变换”与机动车非机动车相遇时的“超车行为”等基础参数。利用Vissim软件对该交叉口进行仿真，如图3所示为仿真效果图，图中各车道规划、车道上的交通量与信号配时都按照调研后的实际路况的数据即图1、表1、表2所统计的数据进行了输入。

通过仿真评价输出的结果如图4，可以看出该交叉口存在着延误时间（Delay）较长，停车次数（Stops）较多，排队长度（maxqueue）较大等对交通安全不利的隐患。经计算得：平均延误为43.44秒，平均排队次数为2次，最大排队长度为167米。故利用仿真找到了事故隐患的源头，为接下来的具体改善措施指明了方向，即通过减少延误提高这个交叉口的通行能力，运输效率，进而改善城市道路的运行环境，避免事故的发生。

2.4对于减少该交叉口事故隐患的改善对策

2.4.1加强道路交通安全教育，提高道路参与者的整体素质

人是影响交通安全最活跃的因素。对交通安全的研究应引起人们足够的重视。但是这一方面不能只依靠政府相关部门来监督控制，还需要社会的每个成员来自觉遵守，维护交通安全。为此建议从以下几点入手：有关部门加大力度开展交通安全宣传工作，使广大交通参与者自觉遵守法律法规，坚决杜绝交通违法行为；充分利用多媒体的生动性和广泛性，使每一个人都参与交通安全的学习中，使交通安全真正走入每个人的心中。

2.4.2加强车辆的安全性能，降低道路事故隐患

车辆技术性能的好坏，是影响道路交通安全的重要因素。加强对城市道路行驶车辆的管理与检查是提高城市道路安全的重点。具体有以下几点建议：有关部门加强对违法驾驶机动车的人的检查与管理力度，制定相关的事故处理预案与机制；建立有关车辆检测的监控信息系统，排除车辆本身的隐患，防患于未然； 完善汽车安全设施，应积极鼓励机动车安装行车安全装置、汽车自动自限制装置、行车自动监控装置以及交通情报通信装置等。

2.4.3减少道路交叉口延误，提高通行效率

道路交叉口提供的使用情况的优劣，对使用者正确使用道路具有重大影响[4]。对道路交叉口的管理主要是保证道路能为交通所用，是可以人为调控的交通客观因素，合理管理交叉口，将能减少事故发生的概率。为此，本文研究了交叉口的信号控制与路网规划，并提出了以下减少交叉口延误、提高交叉口运行效率的方案。

方案I：对于交叉口信号配时的改善。

该方案采用常用的Webster信号配时计算方法[5]，根据相关公式，计算结果如表3所示。

利用Visssim将方案I的计算结果（表3）中的相关数据输入并进行仿真验证由仿真结果（图5）数据经计算得出：改变信号周期（从之前的138秒变为120秒）与各相位时长，可有效将延误从之前的43.44秒减少至33.2秒，最大排队长度也减至101.5米，并且此方案使交叉口服务等级达到了C级（适宜治理后的交叉口服务水平）。

方案II：东西方向右转车辆提前转向。

东西方向设有直右车道，当右转车流量增大，通过交叉口时，不但严重影响了直行车辆的通过速度，而且与南北过街非机动车，发生交织现象，导致冲突点的产生，并且当直行车流量与右侧非机动车流量较大时，右转车辆被压制，道路上车辆排队长度增加，延误也相应增加，若右转车辆执意通过交叉口时，则极易与非机动车发生擦碰，为事故的发生埋下了隐患。故如果使东西方向右转车辆通过其他路段提前分离，影响将得到降低。利用Vissim对东西方向右转车辆提前转向的效果如图6所示。

通过仿真结果（图7）经计算得出：延误从之前的43.44秒减至21.82秒，最大排队长度从之前的166米减至88.9米。故该交叉口的延误及排队长度得到了有效的缓解，道路运行环境得到了较好的改善，从而提高了通行能力与运输效率。

2.4.4对比改善方案与现状得出结论

通过以上的改善方案与交叉口道路真实路况的延误柱状图的对比（图8），可以看出方案I、方案II对该交叉口有了较明显的改善，即通过改变信号控制灯周期时长及相位时长和交叉口的车道规划，可以减少交叉口的延误和排队长度，增加通行能力，减少交叉口潜在的事故隐患，进而降低城市道路交通事故的发生。

3结语

随着我国城市化进程加快，城市交通安全问题直接影响着城市经济的建设与发展，城市道路交通安全问题的研究分析与改善已刻不容缓。复杂城市道路上发生的交通事故并不是人、车、路等因素中某一因素单独所致，而是各因素相互作用、相互影响的结果。交通运行具有相当大的动态性、偶然性、随机性，减少城市交通隐患，预防交通事故的发生，从而提高道路参与者的安全，是一项须在多方面合理改善的系统工程。本文针对城市交通安全进行分析及评价，并以潍坊市为例，特别针对其某交叉路口的安全问题进行了仿真及分析，给出了改善交通安全的方案及措施，包括加强人的交通安全教育、提高车辆的安全性、优化交通控制方案、不断改善道路条件等，从而达到降低城市道路交通事故的发生几率，促进城市道路交通向更安全、更便捷、更高效的目标发展。

参考文献：

[1]杨晓光.城市道路交通设计指南[M].人民交通出版社，2003.4.

[2]裴玉龙.张亚平 道路交通系统仿真[M].人民交通出版，2004.9.

[3]刘运通.石建军 熊辉 交通系统仿真系统[M].人民交通出版社，2002.10.

[4]杨少伟.道路勘测设计[M].人民交通出版社，2009.6.

[5]王炜 过秀成.交通工程学[M].东南大学出版社，2011.6.